REŢELE DE CALCULATOARE

Transcription

1 REŢELE DE CALCULATOARE I. Componente backplane-generalităţi - backplane: placă de circuite care conţine socluri pentru cardurile suplimentare; - placa de reţea ( NIC ): placă inserată în calculator prin intermediul căreia se realizează conectarea la o reţea de calculatoare; - placa video: placă cu capabilităţi video, la care se conectează monitorul unui calculator; - placa de sunet: placă care permite unui calculator să manipuleze sunete; - port paralel: interfaţă capabilă să transfere mai mult decât un bit simultan şi care este utilizată pentru conectarea unor echipamente externe ( imprimante ); - port serial: interfaţă utilizată pentru comunicaţii seriale prin care doar 1 bit este transmis la un moment dat; II. Reţele de calculatoare - Generalităţi Întrepătrunderea dintre domeniul calculatoarelor şi cel al comunicaţiilor a avut o influenţă profundă asupra modului în care sunt organizate sistemul de calcul. Vechiul model al unui singur calculator care serveşte problemelor de calcul ale organizaţiei a fost înlocuit de un model în care munca este făcută de un număr mare de calculatoare separate, dar interconectate. Aceste sisteme se numesc reţele de calculatoare (colecţie interconectată de calculatoare autonome). Se spune că două calculatoare sunt interconectate dacă sunt capabile să schimbe informaţie între ele impunând calculatoarelor cerinţa de a fi autonome, se exclud din definiţia dată reţelei sistemele in care există o relaţie de tip master/slave. Un sistem cu o unitate de control şi mai multe unităţi aservite nu este o reţea aşa cum nu este o reţea nici un calculator mare cu imprimante şi terminale aflate la distanţă.

2 Uneori se face confuzie intre o reţea de calculatoare şi un sistem distribuit. Deosebirea esenţială este că într-un sistem distribuit existenţa mai multor calculatoare autonome e transparentă pentru utilizator. Utilizatorul unui sistem obişnuit nu este conştient că există mai multe procesoare; sistemul arată ca un singur procesor central. În schimb intr-un sistem central utilizatorii trebuie sa se conecteze explicit la o anumită maşină, să comande explicit execuţia proceselor de distanţă, să transfere explicit fişierele şi să personalizeze toată administrarea reţelei. De fapt un sistem distribuit este un sistem de programe construit peste o reţea. De aceea, diferenţa majoră între o reţea şi un sistem distribuit nu apare la nivel de echipamente, ci de programe (în special la nivelul sistemului de operare). II. 1 Utilizările reţelelor de calculatoare În general, multe companii dispun de un număr semnificativ de calculatoare, aflate deseori la distanţă unul de altul. A devenit astfel necesară împărţirea resurselor, iar scopul este de a face toate programele, echipamentele şi în special datele disponibile pentru oricine din reţea, indiferent de localizarea fizică a resursei şi a utilizatorului. Un al doilea scop ar fi asigurarea unei fiabilităţi mari prin accesul la mai multe echipamente de stocare alternative. De exemplu, fişierele pot fi copiate pe două sau trei maşini, astfel încât, dacă una din ele nu e disponibilă, pot fi utilizate celelalte copii. Un alt scop este economisirea banilor. Calculatoarele mici au un raport preţ/calitate mult mai bun decât cele mari. Acestea din urmă sunt mult mai rapide, dar au preţuri extrem de ridicate. Acest dezechilibru a determinat construirea unor sisteme formate din calculatoare personale, datele din reţea fiind păstrate pe unul sau mai multe servere de fişiere partajate. În acest model utilizatorii sunt numiţi clienţi, iar întregul aranjament poartă numele de model client-server.(fig.ii.1 )

3 Maşina client Maşina server Proces client Proces server Cerere Reţea Răspuns Fig. II.1. În modelul client-server comunicarea ia în general forma unui mesaj de cerere prin care clientul solicită serverului executarea unei anumite acţiuni. Serverul execută cererea şi trimite răspunsul înapoi clientului. Un alt scop al conectării în reţele este scalobilitatea: posibilitatea ca odată cu volumul de muncă să crească treptat şi performanţa prin adăugarea de noi procesoare. O reţea de calculatoare poate furniza un mediu de comunicare puternic între angajaţi aflaţi la mare depărtare unii de alţii. Pe termen lung, utilizarea reţelelor pentru a asigura comunicarea inter-umană se va dovedi probabil mai importantă decât scopuri tehnice de genul creşterii fiabilităţii. În anii 1990, reţelele de calculatoare au început să furnizeze servicii la domiciliu pentru persoane particulare. Accesul informaţiei la distanţă a luat şi va lua în continuare forme multiple. În prezent sunt posibile plătirea electronică a taxelor, administrarea electronică a conturilor bancare şi a investiţiilor, cumpărături la domiciliu. Presa va fi disponibilă în direct şi va fi personalizată. Accesul la sistemele de informaţii gen World Wide Web sunt o certitudine. Toate aceste aplicaţii presupun interacţiuni dintre o persoană si o bază de date aflată la distanţă. O a doua categorie larga de utilizări ale reţelei se va referii la interacţiunile între persoane. Poşta electronică ( -ul) este deja folosită frecvent de milioane de oameni în scurt timp va conţine, pe lângă test, secvenţe audio şi video. Poşta electronică în timp real va permite utilizatorilor aflaţi la distanţă să comunice fără nici o întârziere, fiind posibil

4 eventual chiar să se vadă şi sa se audă unul pe celălalt. Această tehnologie face posibilă întâlnirile virtuale, numite videoconferinţele. Grupurile de interese de pe tot globul, cu discuţii privind orice subiect imaginabil, fac deja parte din realitatea cotidiană. În domeniul divertismentului, aplicaţia de cel mai mare succes se numeşte video la cerere. Aşadar, posibilitatea comunicării de informaţii, comunicarea şi divertismentul va da naştere, cu siguranţă, unei uriaşe industrii noi bazată pe reţelele de calculatoare. II.2. Bazele hardware ale reţelei În principal, există două tipuri de tehnologii de transmisie : Reţele cu difuzare. Reţele punct la punct. Reţele cu difuzare au un singur canal de comunicaţii care este protejat de toate maşinile din reţea. Orice maşină poate trimite mesaje scurte (pachete) care sunt primite de toate celelalte maşini. Un câmp de adrese din pachet specifică maşina căreia îi iese adresat pachetul. La recepţionarea unui pachet o maşină controlează câmpul de adresă. Dacă pachetul îi este adresat, maşina îl prelucrează; dacă este trimis pentru o altă maşină, pachetul este ignorat. Sistemele cu difuzare permit în general şi adresarea unui pachet către toate destinaţiile, prin folosirea unui cod special din câmpul de adrese. Un pachet trimis cu acest cod este primit si prelucrat de toate maşinile din reţea. Acest mod de operare se numeşte difuzare. Unele sisteme de difuzare suportă de asemenea transmisia la un sub set de maşini, operaţie cunoscută sub numele de trimitere multiplă. Reţele punct la punct dispun de numeroase conexiuni între perechi de maşini individuale. Pentru a ajunge de la sursă la destinaţie pe o reţea de acest tip, un pachet s ar putea să fie nevoit să treacă prin una sau mai multe maşini intermediare. Algoritmii de dirijare joacă în reţelele punct la punct un rol important. Ca o regulă generală, reţelele mai mici tind să utilizeze difuzarea, în timp ce reţelele mai mari sunt de obicei punct la punct.

5 Un criteriu alternativ pentru clasificarea reţelelor este mărimea lor (Fig.II.2). Distanţa intre Locul procesoarelor Exemplu procesoare 0,1m Placă circuite Maşină tip flux de date 1m Sistem Multicalculator 10m Camera Reţea locală 100m Clădire Reţea locală 1km Campus Reţea locală 10km Oraş Reţea metropolitană 100km Ţară Reţea de largă răspândire geografică 1000km Continent Reţea de largă răspândire geografică 10000km Planetă Internet ul Fig.II.2 Reţele locale (LAN Local Area Network) sunt reţele private localizate într-o singură clădire sau intr-un campus de cel mult câţiva kilometrii. LAN urile se disting de alte tipuri de reţele prin trei caracteristici: mărime, tehnologie de tranziţie şi topologie. LAN urile au dimensiuni restrânse, ceea ce înseamnă că timpul de transmisie în cazul cel mai defavorabil este limitat şi cunoscut dinainte. LAN urile utilizează frecvent o tehnologie de transmisie care constă dintr-un singur cablu la care sunt ataşate toate maşinile. LAN urile tradiţionale funcţionează la viteze cuprinse între 10 şi 100 Mb/s, au întârzieri mici şi produc erori foarte puţine. Actualmente, LAN urile pot opera la viteze mai mari, până la sute de megabiti/sec. Pentru LAN-urile cu difuzare sunt posibile diverse topologii (Fig.II.3).

6 Calculator Calculator Magistrală Inel Într-o reţea cu magistrală, în Fig.II.3 fiecare moment una dintre maşini este martor şi are dreptul să transmită. Restul maşinilor nu pot să transmită. Când două sau mai multe maşini vor să transmită simultan, este necesar un mecanism de arbitrare. Mecanismul de arbitrare poate fi centralizat sau distribuit. Într-o reţea de tip inel, fiecare bit se propagă independent de ceilalţi, fără să aştepte restul pachetului căruia îi aparţine. Fiecare bit navighează pe circumferinţa întregului inel într-un interval de timp în care se transmit doar câţiva biţi de multe ori înainte chiar ca întregul pachet să fi fost transmis. Ca în orice sistem cu difuzare, este nevoie de o regulă pentru a arbitra accesele simultane la inel. Reţelele cu difuzare pot fi în continuare împărţite în statice şi dinamice, în funcţie de modul de alocare al canalului. Metodele de alocare dinamică pentru un canal comun sunt fie centralizate, fie descentralizate. În cazul metodei centralizate există o singură entitate care determină cine urmează la rând. Poate face acest lucru acceptând cereri şi luând o decizie conform unui algoritm intern. În cazul metodei descentralizate nu există o unitate centrală; fiecare maşină trebuie să hotărască pentru ea însăşi dacă să transmită sau nu. O reţea metropolitană (MAN- Metropolitan Area Network) este, în linii mari, o versiune extinsă de LAN şi utilizează în mod normal tehnologii similare cu aceasta. Un MAN poate suporta atât date, cât şi voce şi poate chiar să aibă legături cu reţeaua locală de televiziune prin cablu. Un MAN dispune numai de un cablu sau două, fără să conţină elemente de comutare care deviază pachetele pe una din cele câteva posibile linii de ieşire. Motivul principal pentru care MAN- urile figurează ca o

7 categorie specială constă în adoptarea unui standard specific numit DQDB (Distribute Quene Dual Bus- magistrală duală cu coadă distribuită) sau DQDB constă din două magistrale (cabluri ) unidirecţionale la care sunt conectate toate calculatoarele. O reţea larg răspândită geografic (WAN- Wide Area Network) acoperă o arie geografică întinsă, deseori o ţară sau un continent întreg. Reţeaua conţine o colecţie de maşini (gazde) utilizate pentru a executa programele utilizatorilor. Gazdele sunt conectate prin intermediul subreţelelor. În linii mari, subreţeaua este formată din două componente distincte: liniile de transmisie şi elementele de comutare. Liniile de transmisie (circuite, canale) transportă biţii între maşini. Elementele de comutare sunt calculatoare specializate folosite pentru a conecta două sau mai multe linii de transmisie. S-a impus termenul de router ca denumire a acestor elemente de comutare. Când doresc date pe o anumită linie, router-ul trebuie să aleagă o nouă linie pentru a retransmite datele mai departe (figura II. 4). Gazdă Router Subreţea În cazul celor mai multor WAN- uri, reţeaua conţine numeroase cabluri sau linii telefonice, fiecare din ele legând o pereche de routere. Când un pachet este transmis de la un router la altul prin intermediul unuia sau mai multor routere, pachetul este primit în întregime de fiecare router intermediar, este reţinut acolo până linia de ieşire cerută devine liberă şi apoi este retransmis. O subreţea care funcţionează pe acest principiu se numeşte subreţea punct - la-punct sau subreţea memorează şi - retransmite sau subreţea cu comutare de pachete.

8 II. 3. Programele de reţea Pentru a reduce din complexitatea proiectării, majoritatea reţelelor sunt organizate sub forma unei serii de straturi sau niveluri. Numărul de niveluri, numele fiecărui nivel, conţinutul şi funcţia sa variază de la reţea la reţea. Scopul fiecărui nivel este să ofere anumite servicii nivelurilor superioare, protejându-le totodată de detaliile privitoare la implementarea efectivă a serviciilor oferite. Nivelul n de pe o maşină conversează cu nivelul n de pe o altă maşină. Regulile şi convenţiile utilizate în conversaţie sunt cunoscute sub numele de protocolul nivelului n. Un protocol reprezintă o înţelegere între părţile care comunică asupra modului de realizare a comunicării. În Figura II. 4. e prezentată o reţea cu trei niveluri GAZDA 1 GAZDA 2 Interfaţa 2/3 Interfaţa 1/2 Nivel 3 Protocol Nivel 3 nivel 3 Nivel 2 Protocol Nivel 2 nivel 2 Nivel 1 Protocol Nivel 1 nivel 1 Mediu fizic Fig. II.4. Nici un fel de date nu sunt transferate direct de pe nivelul n al unei maşini pe nivelul n al altei maşini. Fiecare nivel transferă datele şi informaţiile de control nivelului imediat inferior, până când se ajunge la nivelul cel mai de jos IDD. Între două niveluri adiacente există o interfaţă. Interfaţa defineşte ce operaţii şi servicii primitive oferă nivelul de jos către nivelul de sus.

9 O mulţime de niveluri şi protocoale este numită arhitectură de reţea. Specificaţia unei arhitecturi trebuie să conţină destule informaţii pentru a permite unui proiectant să scrie programele sau să construiască echipamentele necesare fiecărui nivel, astfel încât nivelurile să îndeplinească direct protocoalele corespunzătoare. Nici detaliile de implementare şi nici specificaţiile interfeţelor nu fac parte din arhitectură, deoarece acestea sunt ascunse în interiorul maşinilor şi nu sunt vizibile de afară. O listă de protocoale utilizate de către un anumit sistem, este un protocol pentru fiecare nivel, se numeşte stivă de protocoale. Fiecare nivel are nevoie de un mecanism pentru a identifica emiţătorii şi receptorii; este necesară, de asemenea o modalitate prin care un proces de pe o anumită maşină să specifice cu cine doreşte să comunice. Ca o consecinţă a destinaţiilor multiple, pentru a specifica una dintre ele este necesară o formă de adresare. Un alt set de decizii de proiectare se referă la regulile pentru transferul de date. În unele sisteme, datele circulă dintr-un singur sens (comunicare simplex). În (comunicare semi-duplex) sau în ambele sensuri simultan (comunicare duplexintegral). Protocolul trebuie, de asemenea, să determine câtor canale logice le corespunde conexiunea şi care sunt priorităţile acestora. Elementele active din fiecare nivel sunt numite entităţi. O entitate poate fi o entitate softwar (proces) sau o entitate hardware (cip de intrare/ ieşire inteligent). Entităţile de pe nivelul n implementează un serviciu utilizat pe nivelul n+1. În acest caz nivelul n se numeşte furnizor de servicii, iar nivelul n+1 se numeşte utilizator de servicii. Serviciile sunt disponibile în SAP- uri (Service Access Points- puncte de acces la servicii). SAP- urile nivelului n sunt locurile unde nivelul n+1 poate avea acces la serviciile oferite. Fiecare SAP are o adresă care îl identifică în mod unic. Nivelurile pot oferi nivelurilor de deasupra lor două tipuri de servicii: orientate pe conexiuni şi fără conexiuni.

10 Serviciul orientat pe conexiuni este modelat pe baza sistemului telefonic. Beneficiul trebuie mai întâi să stabilească o conexiune, să folosească acea conexiune şi apoi să o elibereze. Prin opoziţie, serviciul fără conexiuni este modelat pe baza sistemului poştal. Toate mesajele conţin adresele complexe de destinaţie şi fiecare mesaj circulă în sistem independent de celelalte. Fiecare serviciu poate fi caracterizat printr-o calitate a serviciului. Un serviciu sigur se implementează obligând receptorul să confirme primirea fiecărui mesaj. Serviciul orientat pe conexiune admite două variante: secvenţele de mesaje şi fluxurile de octeţi. Serviciul nesigur (adică neconfirmat) fără conexiuni este deseori numit serviciu datagramă. În alte situaţii, avantajul de a nu trebui stabilită o conexiune pentru a trimite un mesaj scurt este de dorit, dar siguranţa este la rândul ei esenţială. Aceste aplicaţii pot utiliza serviciu datagramă confirmat. În serviciul cerere-răspuns, emiţătorul transmite o singură datagramă care conţine o cerere; replica primită de la receptor conţine răspunsul. Figura II.5. conţine tipuri diferite de servicii. Un serviciu este specificat printr-un set de primitive (operaţii) puse la dispoziţia utilizatorului sau a unei alte entităţi care foloseşte serviciul. Aceste primitive comandă serviciului să execute anumite acţiuni sau să raporteze despre acţiunile executate de entitate pereche. Serviciile pot fi atât confirmate, cât şi neconfirmate. Într-un serviciu confirmat există primitivele request, indication, response şi confirm. Într-un serviciu neconfirmat există numai request şi indication. Deşi sunt adesea confundate, serviciile şi protocoalele reprezintă concepte distincte. Aşa cum s-a precizat anterior, un serviciu este un set de primitive (operaţii) pe care un nivel ne furnizează nivelului de deasupra sa. Serviciul defineşte ce operaţii este pregătit nivelul să îndeplinească pentru utilizatorii săi, dar nu spune nimic despre cum sunt implementate aceste operaţii. Prin contrast, un PROTOCOL este un set de reguli care guvernează formatul şi semnificaţia cadrelor, pachetelor sau mesajelor

11 schimbate între ele entităţile pereche dintr-un nivel. Entităţile folosesc protocoalele pentru a implementa serviciului lor. Ele sunt libere să schimbe protocoalele după cum doresc, cu condiţia să nu modifice serviciul pe care îl văd utilizatorii. II. 4. Modele de referinţă Modelul de referinţă OSI Modelul OSI (Open System Interconection - Interconectarea sistemelor deschise) se bazează pe o propunere dezvoltată de către Organizaţia Internaţională de Sandardizare (Internaţional Standards Organization- ISO) ca un prim pas către standardizarea internaţională a protocoalelor folosite pe diferite niveluri (Figura II.7.). Numele unităţii schimbate Aplicaţie APDU Prezentare PPDU Sesiune SPDU Transport TPDU Reţea Pachet Legătură dată Cadru Fizic Bit Fig. II.7. Modelul OSI cuprinde şapte niveluri. Principiile aplicate pentru a ajunge la cele şapte niveluri sunt următoarele:

12 Un nivel trebuie creat atunci când este nevoie de un nivel de abstractizare diferit. Funcţia fiecărui nivel trebuie aleasă acordându-se atenţie definirii pe protocoale standardizate pe plan internaţional. Fiecare nivel trebuie să îndeplinească un rol bine definit. Definirea nivelurilor trebuie făcută astfel încât să se minimizeze fluxul de informaţii prin interfeţe. Numărul de niveluri trebuie să fie suficient de mare pentru a nu fi nevoie să se introducă în acelaşi nivel funcţii diferite pentru ca arhitectura să rămână funcţională. Modelul OSI nu reprezintă în sine o arhitectură de reţea, pentru că nu specifică serviciile şi protocoalele utilizate la fiecare nivel. Modelul spune numai ceea ce ar trebui să facă fiecare nivel. ISO a produs de asemenea standarde pentru fiecare nivel, însă aceste standarde nu fac parte din modelul de referinţă propriu-zis Nivelul fizic Nivelul fizic se ocupă de transmiterea biţilor printr-un canal de comunicaţie. Proiectarea trebuie să garanteze că atunci când unul din capete trimite un bit 1, acesta e receptat în cealaltă parte ca un bit 1, nu ca un bit 0. Problemele tipice se referă la câţi volţi trebuie utilizaţi pentru a reprezenta un 1 şi câţi pentru un 0, dacă transmisia poate avea loc simultan în ambele sensuri, cum este stabilită conexiunea iniţială şi cum este întreruptă când au terminat de comunicat ambele părţi, câţi pini are conectorul de reţea şi la ce foloseşte fiecare pin. Nivelul legătură de date Sarcina principală a nivelului legătură de date de a transforma un mijloc oarecare de transmisie într-o linie care să fie disponibilă nivelului reţea fără erori de transmisie nedetectate. Nivelul legătură de date realizează această sarcină obligând emiţătorul să descompună datele de intrare în cadre de date (cifra sute sau cifra mii de

13 octeţi), să transmită secvenţial şi să prelucreze cadrele de confirmare trimise înapoi de receptor. Deoarece nivelul fizic nu face decât să ajute şi să transmită un flux de biţi, fără să se preocupe de semnificaţia sau de structura lor, responsabilitatea pentru marcarea şi recunoaşterea delimitatorilor între cadre îi revine nivelului legătură de date. Aceasta se poate realiza prin ataşarea unor şabloane speciale de biţi la începutul şi la sfârşitul cadrului. O altă problemă care apare la nivelul legătură de date este evitarea inundării unui receptor lent cu date provenite de la un emiţător rapid. În acest scop sunt necesare mecanisme de reglare a traficului care să permită emiţătorului să afle cât spaţiu tampon deţine receptorul la momentul curent. Controlul traficului şi tratarea erorilor sunt deseori integrate. Nivelul reţea Nivelul reţea se ocupă de controlul funcţionării subreţelei. O problemă importantă o reprezintă determinarea modului în care pachetele sunt dirijate de la sursă la destinaţie. Dacă în subreţea există prea multe pachete simultan, ele vor intra unul pe traseul celuilalt şi astfel se vor produce gâtuiri. Controlul unor astfel de congestii îi revine tot nivelului reţea. Deoarece operatorii subreţelei pot foarte bine să aştepte o plată pentru eforturile lor, în nivelul reţea există de obicei înglobată o funcţie de fixare a traficului. Pentru a calcula suma datorată de clienţii reţelei, programul trebuie cel puţin să numere câte pachete, sau câte caractere, sau câţi biţi a trimis fiecare client. Multe probleme pot apărea când un pachet trebuie să călătorească dintr-o reţea în alta ca să ajungă la destinaţie. Modul de adresare folosit de a doua reţea poate să difere de cel pentru prima. A doua reţea poate chiar să nu accepte deloc pachetul pentru că este prea mare. De asemenea, protocoalele pot fi diferite. Rezolvarea acestor probleme în vederea interconectării reţelelor eterogene este sarcina nivelului reţea.

14 Nivelul transport Rolul principal al nivelului transport este să accepte date de la nivelul sesiune, să le descompună, dacă este cazul, în unităţi mai mici, să transfere aceste unităţi nivelului reţea şi să se asigure că toate fragmente sosesc corect la celălalt capăt. În plus, toate acestea trebuie făcute eficient şi într-un mod care izolează nivelurile de mai sus de inevitabilele modificări în tehnologia echipamentelor. În condiţii normale, nivelul transport creează o conexiune de reţea distinctă pentru fiecare conexiune de transport cerută de nivelul sesiunii. Nivelul transport determină, de asemenea ce tip de serviciu să furnizeze nivelului sesiune şi, în final, utilizatorilor reţelei. Cel mai obişnuit tip de conexiune transport este un canal punct-la-punct fără erori care furnizează mesajele sau octeţii în ordinea în care au fost trimişi. Alte tipuri posibile de servicii de transport sunt transportul mesajul individuale, fără nici o garanţie în privinţa ordinii de livrare şi difuzarea mesajelor către destinaţii multiple. Tipul serviciului se determină când se stabileşte conexiunea. Nivelul transport mai trebuie să se ocupe de stabilirea şi anularea conexiunilor în reţea. Pentru acest lucru este necesar un mecanism de atribuire a numelor, astfel ca un proces de pe o anumită maşină să poată descrie cu cine vrea să converseze. Trebuie, de asemenea, să existe un mecanism pentru reglarea fluxului de informaţii, astfel încât o gazdă rapidă să nu suprasolicite o gazdă lentă. Un astfel de mecanism se numeşte controlul fluxului şi joacă un rol cheie în nivelul transport. Nivelul sesiune Nivelul sesiune permite utilizatorilor de pe maşini diferite să stabilească între ei sesiuni. O sesiune permite transportul obişnuit de date, dar furnizează şi servicii îmbunătăţite, utile în anumite aplicaţii.

15 Unul dintre serviciile nivelului sesiune se referă la controlul dialogului. Sesiunile pot permite să se realizeze trafic în ambele sensuri simultan, sau numai întrun sens odată. Un serviciu sesiune înrudit este gestionarea jetonului. În unele protocoale este esenţial ca cele două părţi să nu se încerce să realizeze aceeaşi operaţie în acelaşi timp. Pentru a trata aceste situaţii, nivelul sesiune dispune de jetoane care pot circula între maşini. Numai partea care deţine jetonul are voie să realizeze operaţia critică. Un alt serviciu este sincronizarea. De exemplu, pot apărea probleme atunci când se încearcă transferarea unui fişier între două maşini, în condiţiile în care transferul durează 2 ore, iar intervalul mediu de cădere a legăturii este o oră. După fiecare eşec, tot transferul va trebui iniţiat din nou şi probabil că nu va reuşi nici încercarea următoare. Pentru a elimina problema respectivă, nivelul sesiune prevede o modalitate de a introduce în fluxul de date puncte de control, astfel încât după un eşec trebuie să se reia numai transferul datelor de după ultimul punct de control. Nivelul prezentare Spre deosebire de toate nivelurile inferioare, care se ocupă numai de transferul sigur al biţilor dintr-un loc în altul, nivelul prezentare se ocupă de sintaxa şi semantica informaţiilor transmise. Un exemplu tipic de serviciu prezentare este codificarea datelor într-un mod standard, prestabilit. Pentru a face posibilă comunicarea între calculatoare cu reprezentări diferite, structurile de date pot fi definite într-un mod abstract, alături de o codificare standardizată ce va fi utilizată pe mediul de transmisie a datelor. Nivelul prezentare gestionează aceste structuri de date, abstracte şi le converteşte din reprezentare internă folosită în calculator în reprezentarea standardizată din reţea şi invers. Nivelul aplicaţie

16 Nivelul aplicaţie conţine o varietate de protocoale frecvent utilizate. O modalitate de a rezolva problema existenţei sutelor de terminale încorporabile apărute în întreaga lume este să se definească un terminal virtual de reţea abstract şi să se scrie programe care ştiu să lucreze cu acesta. Pentru a putea lucra cu orice tip de terminal, este necesar un program care să pună în corespondenţă funcţiile terminalului virtual de reţea şi terminalul real. Toate programele terminalului virtuale se află pe nivelul aplicaţiei. Un alt rol al nivelului aplicaţiei este transferul fişierelor. Transferul unui fişier între două sisteme de fişiere diferite propune rezolvarea acestor incompatibilităţi şi a altora de acelaşi gen. Nivelul de referinţă TCP/IP OSI Aplicaţie TCP/IP Aplicaţie Prezentare Nu există la TCP/IP Sesiune. Transport Transport Reţea Internet Legătură date Fizic Fig. II.8. Gazdă-la-reţea

17 Modelul de referinţă TCP/IP a apărut pentru interconectarea fără probleme a mai multor tipuri de reţele. Nivelul internet Nivelul Internet (nivel inter-reţea fără conexiuni) este axul pe care se concentrează arhitectura TCP/IP. Rolul său este de a permite gazdelor să emită pachete în orice reţea şi a face ca pachetele să circule independent până la destinaţie. Pachetele pot chiar să sosească într-o ordine diferită faţă de cea în care au fost trimise, caz în care dacă se doreşte furnizarea lor ordonată reorganizarea cade în sarcina nivelurilor de mai sus. Nivelul internet defineşte oficial un format de pachet şi un protocol numit IP (Internet protocol). Sarcina nivelului internet este să furnizeze pachete IP către destinaţie. Problemele majore se referă la dirijarea pachetului şi evitarea congestiei. Nivelul transport Nivelul transport este proiectat astfel încât să permită conversaţii între entităţile pereche din gazdele sursă şi, respectiv, destinaţie, la fel ca în nivelul transport OSI. În acest sens au fost definite două protocoale capăt-la-capăt. Primul din ele, TCP (Transmission Control Protocol protocolul de control al transmisiei) este un protocol sigur orientat pe conexiune care permite ca un flux de octeţi trimişi de pe o maşină să ajungă fără erori pe orice altă maşină din reţea. Acest protocol fragmentează fluxul de octeţi în mesaje discrete şi pasează fiecare mesaj nivelului internet. La destinaţie, procesul TCP receptor reasamblează mesajele primite. Al doilea protocol din nivel, UDP (User Datagram Protocol protocolul datagramelor utilizator), este un protocol nesigur, fără conexiuni, destinat aplicaţiilor

18 care doresc să utilizeze propria lor secvenţiere şi control al fluxului, şi nu pe cele asigurate de TCP. Nivelul aplicaţie Nivelul aplicaţie conţine toate protocoalele de nivel mai înalt. Primele protocoale de acest gen includeau terminalul virtual (TELNET), transferul de fişiere (FTP) şi poşta electronică (SMTP). (Figura II.9.). Protocoale Telnet PTP SMTP DNS Aplicaţie TCP UDP Transport Reţele IP Reţea ARPANET SATNET Radio LAN Fizic + legătură de date Nivelul gazdă-reţea Fig. II.9. Modelul TCP/IP menţionează faptul că o gazdă trebuie să se lege la reţea pentru a putea trimite pachete IP folosind un anumit protocol. Acest protocol nu este definit şi variază de la gazdă la gazdă şi de la reţea la reţea.

19 Comparaţie între modelele de referinţă OSI şi TCP Amândouă modele se bazează pe conceptul unei stive de protocoale independente. Nivelurile până la nivelul transport sunt necesare pentru a pune la dispoziţia proceselor care doresc să comunice un serviciu de transport capăt-la-capăt independent de reţea. În ambele modele, nivelurile de deasupra transportului sunt beneficiari orientaţi pe aplicaţii ai serviciului transport. Pentru modelul OSI, sunt esenţiale trei concepte: 1. Servicii 2. Interfeţe 3. Protocoale Serviciul spune ce face nivelul, nu cum îl folosesc entităţile de deasupra sau cum funcţionează nivelul. Interfaţa unui nivel spune proceselor aflate deasupra sa cum să facă accesul. Interfaţa precizează ce reprezintă parametri şi ce rezultat se obţine. Nici interfaţa nu spune nimic despre funcţionarea internă a nivelului. Protocoalele pereche folosite într-un nivel reprezintă treaba personală a nivelului. Nivelul poate folosi orice protocol doreşte cu condiţia ca acestea să funcţioneze, adică să îndeplinească serviciul dorit. Modelul TCP/IP nu a făcut iniţial o distincţie clară între serviciu, interfaţă şi protocol. În consecinţă, protocoalele din modelul OSI sunt mai bine ascunse decât în modelul TCP/IP şi pot fi înlocuite relativ uşor pe măsură ce se schimbă tehnologia. Modelul de referinţă OSI a fost conceput înainte să fie inventate protocoalele. Ordinea respectivă semnifică faptul că modelul nu a fost orientat către un set specific de protocoale, fiind prin urmare destul de general. În ceea ce priveşte TCP/IP, mai întâi au apărut protocoalele, iar modelul a fost de fapt doar o descriere a protocoalelor existente. Singura problemă este că modelul nu se potrivea cu nici o altă stivă de protocoale. Prin urmare, modelul nu a fost prea util pentru a descrie alte reţele non-tcp/ip.

20 Modelul OSI suportă la nivelul reţea atât comunicaţie fără conexiuni, cât şi comunicaţie orientată pe conexiuni, iar la nivelul transport numai comunicaţii orientate pe conexiuni. Modelul TCP/IP este numai comunicaţie fără conexiuni la nivelul reţea, iar la nivelul transport suportă ambele moduri, lăsând utilizatorilor posibilitatea alegerii modului dorit. III.1. Transmisia analogică Dată fiind puternica dezvoltare a reţelei telefonice pe plan mondial, utilizarea ei pentru interconectarea terminalelor şi a calculatoarelor a fost un proces firesc. Reţeaua telefonică are o organizare ierarhică, fiind formată din oficii de comutare, linii de mare viteză, comutatoare locale, posturi telefonice. Transmisia prin bucla locală se face în curent continuu, utilizându-se frecvenţe în intervalul de 300 Hz 3000 Hz. Aplicarea directă pe aceste linii a unui semnal digitalnu se poate face decât pentru viteze mici datorită distorsiunilor. Astfel, se recurge la transmisia în curent alternativ prin utilizarea unui semnal cu frecvenţa între 1000 şi 2000 Hz. Amplitudinea, faza sau frecvenţa acestui semnal este modulată cu ajutorul unui modem. III.2. Transmisia digitală Pentru transmiterea datelor se utilizează modulaţia impulsurilor în cod. Semnalul analogic este digitizat la comutatorul local de un codec, rezultând un număr de 7 sau 8 biţi pentru fiecare eşantion. Transmisia are loc în formă numerică până la comutatorul local al destinatarului, iar acolo se va face decodificarea sa. Codec-ul generează 8000 eşantioane/secundă, număr suficient pentru refacerea informaţiei dintr-o bandă de 4000 Hz. Eşsantioanele aparţinând mai multor canale vocale sânt grupate în cadre, iar fiecare canal ocupă în timp o poziţie fixă a cadrului. IV Standardul IEEE 802 pentru LAN-uri şi MAN-uri Standardul face o introducere în setul de standarde şi defineşte primitivele de interfaţă. Standardul descrie partea superioară a nivelului

21 legătură de date, care foloseşte protocolul LLC (Logical Link Control controlul legăturii de date ). Părţile între şi descriu 3 standarde de LAN, şi anume: CSMA/CD, token-bus şi token-ring. IV.1 Standardul IEEE ETHERNET Standardul IEEE este proiectat pentru un LAN CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Acces with Collision Detecţion- acces multiplu cu detecţia purtătoarei şi a coliziunii ) 1 persistent (staţia transmite cu o probabilitate de 1 atunci când găseşte canalul liber). Atunci când o staţie doreşte să transmită, ascultă cablul. Dacă este ocupat, staţia aşteaptă până când devine liber; dacă nu, transmite imediat. Dacă două sau mai multe staţii încep să transmită simultan pe un cablu liber, ele vor intra în coliziune. Toate staţiile intrate în coliziune întrerup transmisia, aşteaptă o perioadă aleatoare şi repetă întregul proces de la capăt. Standardul publicat diferă de specificaţia Ethernet prin faptul că descrie o întreagă familie de sisteme CSMA/CD 1-persistente, lucrând la viteze cuprinse între 1 şi 10 Mbps în diverse medii IV.2 Cablarea Nume Cablu Seg.maxim Noduri/seg Avantaje 10 Base 5 Coaxial gros 500 m 100 Buckbone 10 Base 2 Coaxial subţire 200 m 30 Cel mai ieftin sistem 10 Base T Perechi torsadate 100 m 1024 Întreţinere uşoară 10 Base F Fibră optică 2000 m 1024 Cel mai bun între clădiri Fig.III.1. Detectarea întreruperilor de cablu, a conectorilor defecţi sau a conectorilor desprinşi poate fi o problemă majoră, dezvoltându-se tehnici care să le detecteze. În cablu este injectat un impuls cu o formă cunoscută. Dacă impulsul întâlneşte un obstacol sau ajunge la capătul cablului, va fi generat un ecou care este trimis înapoi. Măsurând timpul scurs între emiterea impulsului şi recepţionarea ecoului, este

22 posibilă localizarea originii ecoului. Această tehnică numită reflectometrie în domeniul timp (time domain reflectometry). Problemele asociate cu găsirea întreruperilor de cablu au condus sistemele către un alt tip de model de cablare, în care toate staţiile au un cablu care duce la un concentrator (hub). Această strategie se numeşte 10 BASE- T. IV.4. Standardul IEEE 802.4: LAN de tip jeton pe magistrală Standardul descrie un LAN numit token-bus (LAN cu jeton pe magistrală). Din punct de vedere fizic token bus este un cablu liniar sau în formă de arbore la care sunt ataşate staţiile. Din punct de vedere logic staţiile sunt organizate într-un inel, fiecare staţie cunoscând adresele staţiilor din stânga şi din dreapta sa. Inel logic Cablu coaxial de bandă largă Direcţia mişcării jetonului Fig. III.3. Atunci când inelul logic este iniţializat, staţia cu cel mai mare număr poate trimite primul cadru. După aceea, transferă permisiunea de a transmite către vecinul imediat următor, emiţând către acesta un cadru special de control numit jeton (token). Jetonul străbate circular inelul logic, numai deţinătorul jetonului având permisiunea de a transmite cadre. Întrucât o singură staţie deţine jetonul la un moment dat, nu se produc coliziuni.

23 Ordinea fizică în care staţiile sunt conectate la cablu nu are importanţă. Deoarece cablul este în esenţă un mediu de difuzare, fiecare staţie recepţionează fiecare cadru, ignorându-le pe cele care nu îi sunt destinate. Atunci când o staţie transferă jetonul, ea emite un cadru jeton adresat special vecinului ei logic din inel, indiferent unde se află acesta localizat fizic pe cablu. Atunci când staţiile sunt pornite prima oară ele nu se vor afla în inel, deci protocolul MAC are prevăzută posibilitatea de adăugare şi de eliminare a staţiilor din inel. Când este iniţializat inelul, staţiile sunt inserate in el în ordinea adreselor de staţie, de la cea mai mare la cea mai mică. De fiecare dată când o staţie capătă jetonul, ea poate transmite cadre o anumită perioadă de timp; după aceea trebuie să transfere jetonul mai departe. În cazul în care cadrele sunt destul de scurte, pot fi trimise mai multe cadre consecutiv. Dacă staţia nu are date de transmis, le transferă jetonul de îndată ce l-a recepţionat. Token bus defineşte 4 clase de priorităţi pentru trafic: 0,2,4 şi 6 (0 cea mai mică, 6 cea mai mare ). Fiecare staţie este împărţită intern in 4 substaţii, una pentru fiecare nivel de prioritate. Pe măsură ce datele intră în subnivelul MAC venind de deasupra, ele sunt verificate pentru a determina prioritatea şi apoi dirijate către una din cele 4 staţii. Astfel, fiecare staţie îşi păstrează propria sa coadă de cadre de transmis. IV.5 Standardul IEEE 802.5:LAN de tip jeton pe inel Reţelele de tip inel au fost îndelung utilizate atât pentru reţele locale, cât şi pentru cele de mare întindere. Un inel nu este de fapt un mediu real de difuzare, ci o colecţie de legături punct la punct individuale care întâmplător formează un cerc. Legăturile punct la punct implică o tehnologie bine pusă la punct şi testată în practică şi pot funcţiona pe cabluri din perechi torsadate, cabluri coaxiale sau fibre optice. Firma IBM a ales inelul ca LAN al său iar IEEE a aprobat standardul token ring sub denumirea de

24 O parte importantă în proiectarea şi analiză oricărei reţele de tip inel este lungimea fizică a unui bit. Dacă rata datelor în inel este de R Mbps, un bit este emis la fiecare 1/R µ sec. În cazul unei viteze tipice de propagare a semnalului de aproximativ 200 m/ µ sec, fiecare bit ocupă 200 /R metri pe inel. Aceasta înseamnă, de exemplu, că un inel de 1Mbps, a cărui circumferinţă este de 1000 m, poate conţine doar 5 biţi simultan. Un inel constă în realitate dintr-o colecţie de interfeţe de nivel conectate prin linii punct la punct. Fiecare bit sărit la o interfaţă este copiat într-un tampon de 1 bit şi apoi copiat iarăşi pe inel. În timp ce se află în tampon, bitul poate fi inspectat şi eventual modificat înainte de a fi expediat. Acest pas de copiere introduce o întârziere de 1 bit la fiecare interfaţă. Interfaţa cu inelul Inel Staţie Fig. III.4 Într-un token ring un şablon special de biţi, numit jeton, circulă de-a lungul inelului ori de câte ori toate spaţiile sunt inactive. Când o staţie vrea să transmită un cadru, trebuie să preia jetonul şi să îl elimine din inel înainte de a transmite. Acest lucru este realizat inversând un singur bit din cei trei octeţi ai jetonului, care se transformă instantaneu în primi trei octeţi ai unui cadru normal de date. Deoarece există un singur jeton, numai o singură staţie poate transmite la un moment dat, rezolvând astfel problema accesului la canal în acelaşi mod în care este rezolvată şi de token bus.

25 Inelul însuşi trebuie să aibă o întârziere suficientă pentru a conţine un jeton complet care să circule atunci când toate staţiile sunt inactive. Întârzierea are două componente: o întârziere de 1bit introdusă de fiecare staţie şi întârzierea de propagare a semnalului. Interfeţele inelului au două moduri de operare: recepţie şi transmisie. În modul recepţie, biţii de intrare sunt pur şi simplu copiaţi la ieşire, cu o întârziere de 1 bit. În modul transmisie, în care se ajunge numai după ce s-a primit jetonul, interfaţa întrerupe legătura între intrare şi ieşire, introducând propriile informaţii pe inel. IV.6 Standardul IEEE 802.2: Controlul legăturii logice Tot ce oferă MAN ul şi LAN urile 802 este un serviciu datagramă de tipul best efforts (cea mai bună încercare). Uneori, acest serviciu este adecvat. De exemplu, pentru transportul pachetelor IP, nu sunt cerute sau aşteptate garanţii. Cu toate acestea, există sisteme în care este de dorit un protocol al legăturii de date cu control al erorilor şi al fluxului. IEEE a definit unul care poate sta deasupra tuturor protocoalelor MAN şi LAN 802. În plus, acest protocol, numit LLC (Logical Link Control), ascunde diferenţele dintre diferitele tipuri de reţele 802 prin furnizarea unui singur format şi a unei singure interfeţe pentru nivelul reţea. Formatul, interfaţa şi protocolul sunt strâns legate de OSI. LLC formează jumătatea superioară a nivelului legăturii de date, cu subnivelul MAC sub el. Nivelul reţea Pachet Nivelul legătură de date LLC MAC LLC MAC Pachet LLC Pachet MAC Nivelul fizic Fig III.5 Reţea

26 Nivelul reţea de pe maşina emiţătoare trimite un pachet către LLC folosind primitivele de acces ale LLC. Subnivelul LLC adaugă apoi un antet LLC, conţinând numerele de secvenţă şi de confirmare. Structura rezultată este apoi inserată în câmpul de informaţie utilă al unui cadru 802.X si transmisă. La receptor are loc procesul invers. V. Nivelul legătură de date Studiul arhitecturii nivelului legătură de date se ocupă de algoritmii de obţinere a unei comunicaţii eficiente şi sigure între 2 maşini adiacente la nivelul legăturii de date. Prin adiacenţă înţelegem că cele două maşini sunt conectate fizic printr-un canal de comunicaţie care se manifestă conceptual ca un fir. Calitatea esenţială a unui canal care îl face asemănător unui fir este aceea că biţii sunt livraţi în exact aceeaşi ordine în care sunt transmişi. V.1 Aspecte ale proiectării nivelului legătură de date Nivelul legătură de date are un număr de funcţii specifice pe care trebuie să le îndeplinească. Aceste funcţii includ furnizarea unei interfeţe bine definite către nivelul reţea, determinarea modului în care biţii nivelului fizic sunt grupaţi în cadre, tratarea erorilor de transmisie şi reglarea fluxului cadrelor în aşa fel în cât receptorii lenţi să nu fie inundaţi de către emiţătorii rapizi. Funcţia nivelului legătură de date este să ofere servicii nivelului reţea. Principalul serviciu este transferul datelor de la nivelul reţea al maşinii sursă la nivelul reţea al maşinii destinaţie. Nivelul reţea poate fi proiectat să ofere diferite servicii: 1. Serviciu neconfirmat fără conexiune. 2. Serviciu confirmat fără conexiune. 3. Serviciu confirmat orientat conexiune.

27 Serviciul neconfirmat fără conexiune constă din faptul că maşina sursă trimite cadre independente către maşina destinaţie, fără ca maşina destinaţie să trebuiască să confirme primirea lor. În acest caz nu sunt necesare stabilirea şi desfiinţarea unei conexiuni. Dacă un cadru este pierdut datorită zgomotului de pe linie, la nivelul legătură de date nu se face nici o încercare pentru recuperarea lui. Majoritatea LAN urilor utilizează la nivelul legăturii de date servicii neconfirmate fără conexiune. Serviciul confirmat fără conexiune constă din faptul că fiecare cadru trimis este confirmat individual, deşi nu se utilizează conexiuni. În acest mod, emiţătorul ştie dacă un cadru a ajuns sau nu cu bine. Dacă nu a ajuns într-un interval de timp specificat, poate fi trimis din nou. Acest serviciu este folositor pentru canale nesigure, cum ar fi sistemele neconectate prin fir. Asigurarea confirmării la nivelul legăturii de date este doar o optimizare, niciodată o cerinţă. Nivelul transport poate întotdeauna să trimită un mesaj şi să aştepte să fie confirmat. Dacă confirmarea nu apare în timp util, atunci emiţătorul poate retrimite întregul mesaj. Serviciul orientat conexiune este cel mai sofisticat serviciu pe care nivelul legătură de date îl pune la dispoziţia nivelului reţea. Aici, maşinile sursă şi destinaţie stabilesc o conexiune înainte de a transfera date. Fiecare cadru trimis pe conexiune este numerotat şi nivelul legătură de date garantează că fiecare cadru trimis este întradevăr recepţionat. Mai mult garantează că fiecare cadru este recepţionat exact o dată şi toate cadrele recepţionate în ordinea corectă. În schimb în cazul serviciului fără conexiune este posibil ca, datorită unei confirmări pierdute, un cadru să fie transmis de mai multe ori şi prin urmare, recepţionat de mai multe ori. Spre deosebire de acestea, serviciul orientat pe conexiune, furnizează proceselor de la nivelul reţea echivalentul unui flux de biţi sigur. Atunci când este utilizat serviciul orientat conexiune, transferurile au 3 faze distincte. În prima fază este stabilită conexiunea, ambele părţi iniţializând variabile şi contoare, utilizate pentru a ţine evidenţe cadrelor care au fost recepţionate şi a celor care nu au fost. În a doua fază, sunt transmise unul

28 sau mai multe cadre. În a treia şi ultima fază, conexiunea este desfiinţată, eliberând variabilele, tampoanele şi alte resurse utilizate la menţinerea conexiunii. V.2 Controlul erorilor Modul uzual de a asigura o transmitere sigură este de a furniza emiţătorului o reacţie inversă despre ceea ce se întâmplă la celălalt capăt al liniei. De obicei, protocolul îi cere receptorului să transmită înapoi cadre de control speciale purtând confirmări pozitive sau negative despre cadrele sosite. Dacă emiţătorul recepţionează o confirmare pozitivă despre un cadru, el ştie că acel cadru a ajuns cu bine. O confirmare negativă înseamnă că ceva a mers prost şi cadrul trebuie retransmis. O complicaţie în plus poate apare de la posibilitatea ca defectele de echipament să determine dispoziţia completă a unui cadru. În acest caz, receptorul nu va reacţiona în nici un fel., din moment ce nu are nici un motiv să reacţioneze. Un protocol în care emiţătorul trimite un cadru şi apoi aşteaptă o confirmare, pozitivă sau negativă, va rămâne agăţat pentru totdeauna dacă un cadru este complet pierdut datorită nefuncţionării echipamentului. Această posibilitate a determinat introducerea contoarelor de timp (ceasurilor) la nivelul legăturii de date. Atunci când emiţătorul transmite un cadru, porneşte de obicei un contor de timp. Contorul de timp este setat să expire după un interval suficient de lung pentru ca acel cadru să poată ajunge la destinaţie, să fie prelucrat acolo şi confirmarea să se propage înapoi către emiţător. În mod normal, cadrul va fi corect recepţionat şi confirmarea va sosi înainte ca timpul să expire, caz în care controlul va fi anulat. V.3 Controlul fluxului Un alt aspect important de proiectare care apare la nivelul legăturii de date este cum trebuie procedat ca un emiţător care doreşte sistematic sş transmită cadre mai repede decât poate să accepte receptorul. Soluţia uzuală este de a introduce controlul fluxului(flow control) pentru a obliga emiţătorul să nu trimită mai rapid decât poate

29 să accepte receptorul. Aceasta necesită în general un mecanism, aşa încât emiţătorul să-şi poată da seama dacă receptorul poate sau nu să ţină pasul. VI. Nivelul reţea Nivelul reţea are ca sarcină preluarea pachetelor de resursă şi transferul lor către destinaţie. Nivelul reţea este cel mai scăzut nivel care are de-a face cu transmisii capăt-la-capăt. Pentru realizarea scopurilor propuse, nivelul reţea trebuie să cunoască topologia subreţelei de comunicaţie şi să aleagă calea cea mai potrivită prin aceasta. De asemenea, trebuie să aleagă căile de urmat astfel încât să nu încarce excesiv unele legături de comunicaţie sau routere în timp ce altele sunt inactive. Când sursa şi destinaţia fac parte din reţele diferite, este sarcina nivelului reţea să se ocupe de diferenţele existente şi să rezolve toate problemele care decurg din aceasta. VI.1 Servicii furnizate nivelului transport Nivelul reţea furnizează servicii nivelului transport la interfaţa dintre cele două niveluri. Aceasta este interfaţa dintre furnizor şi client, adică este graniţa subreţelei. De obicei, furnizorul are controlul protocoalelor şi interfeţelor până la nivelul reţea inclusiv. Sarcina sa este de a livra pachetele pe care clienţii i le trimit. Sarcinile nivelului reţea au fost proiectate având în vedere următoarele scopuri: 1. Serviciile trebuie să fie independente de tehnologia subreţelei. 2. Nivelul transport trebuie să fie independent de numărul, timpul şi topologia subreţelelor existente. 3. Adresele de reţea disponibile la nivelul transport trebuie să folosească o schemă de numerotare uniformă chiar în cadrul reţelelor LAN şi WAN. Comunitatea Internet afirmă că menirea subreţelei este de a transfera biţi şi nimic mai mult, subreţeaua fiind nesigură. De aceea, calculatoarele gazdă trebuie să

30 accepte faptul că subreţeaua este nesigură şi să facă controlul erorilor. Acest punct de vedere duce la concluzia că serviciul reţea trebuie să fie neorientat pe conexiune. Companiile telefonice, în schimb, afirmă că subreţeaua trebuie să asigure un serviciu orientat pe conexiune, garantând o siguranţă rezonabilă. În această perspectivă conexiunile trebuie să posede următoarele proprietăţi: 1) Înainte de a trimite datele, un proces al nivelului reţea de pe calculatorul care trimite trebuie să stabilească o conexiune cu partenerul de pe calculatorul care va recepţiona. Această conexiune este folosită până ce toate datele au fost trimise, după care este eliberată explicit. 2) Când se stabileşte o conexiune, cele două procese pot iniţia o negociere privind parametri, calitatea şi costul serviciului furnizat. 3) Comunicaţia este bidirecţională iar pachetele sunt livrate în secvenţe. 4) Controlul fluxului este asigurat automat, pentru a preveni ca un emiţător rapid să trimită pachete pe conexiune la o rată mai mare decât cea la care receptorul le poate prelua, acestea putând conduce la apariţia unei depăşiri. Alegerea între un serviciu orientat pe conexiune şi unul neorientat pe conexiune se reduce la alegerea locului în care să fie plasată complexitatea. În cazul seviciului orientat pe conexiune e vorba de nivelul reţea (subreţea); în cazul serviciului neorientat pe conexiune sete vorba de nivelul transport (calculator gazdă). În implementarea unei reţele, sunt implicate două idei distincte: prima, dacă reţeaua să fie orientată pe conexiune(ceea ce presupune existenţa unei faze de stabilire a parametrilor) sau neorientată (unde faza de stabilire a parametrilor nu este necesară); a doua, dacă reţeaua este sigură (fără pierderea, duplicarea sau alterarea pachetelor) sau nesigură (în care pachetele pot fi pierdute, duplicate sau alterate). Teoretic sunt posibile toate cele patru combinaţii, însă cele mai răspândite combinaţii sunt servicii sigure orientate pe conexiune şi servicii nesigure neorientate pe conexiune, astfel încât celelalte două tind să dispară. Reţeaua Internet are un nivel neorientat pe conexiune, iar reţelele ATM au nivelul reţea orientat pe conexiune. Dacă Internetul ar trebui să furnizeze deasupra unei subreţele bazate pe ATM, atunci maşina sursă mai întâi stabileşte o conexiune